一种超大功率白光LED光源模组及封装方法技术

本发明专利技术公开了一种超大功率白光LED光源模组及封装方法，属于LED光源模组及封装技术领域，包括基板、蓝光LED芯片组、独立散热支架、固态荧光片和绝缘导热透明垫块，所述蓝光LED芯片组固定在基板上并实现电气连接；所述独立散热支架固定在基板上并对蓝光LED芯片组形成围坝，所述围坝内沿设有台阶；所述固态荧光片固定在所述台阶上，并位于蓝光LED芯片组正上方；所述绝缘导热透明垫块安装在固态荧光片与蓝光LED芯片组之间；所述绝缘导热透明垫块通过共晶焊固定设于蓝光LED芯片组的间隙之间；绝缘导热透明垫块高度高于蓝光LED芯片组高度,其顶部与固态荧光片底部实现有效接触；本发明专利技术有效解决了现有荧光陶瓷片粘接封装存在热阻大，影响LED光源封装可靠性的问题。影响LED光源封装可靠性的问题。影响LED光源封装可靠性的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种超大功率白光LED光源模组及封装方法


[0001]本专利技术涉及LED光源模组及封装
，具体为一种超大功率白光LED光源模组及封装方法。

技术介绍

[0002]目前荧光转化型LED光源是获得白光光源最主要的技术路线，其原理：以蓝宝石/碳化硅/硅为衬底的蓝光LED芯片通过激发荧光粉发出白光实现的。其中荧光粉以及荧光粉的涂覆技术作为白光LED封装技术的关键技术之一，已经成为产业发展的核心技术壁垒，而当前国内大功率白光LED荧光粉涂覆技术主要是点胶法来实现，也即通过把荧光粉混入硅胶实现的，本质上是一混合物包裹在蓝光芯片上，一方面因硅胶等基质是有机物，难以承受高功率密度（工作温度均在200℃以内）；另一方面混合物的方式导致产品一致性难以把控，严重影响产品效率和质量。
[0003]透明荧光陶瓷因其良好的抗高温猝灭特性、高热导率特性在大功率、超大功率固态照明中备受瞩目。荧光材料在荧光转化时存在能量损失，导致荧光转化层发热，特别是在大功率、高功率密度的荧光转化型LED光源中，荧光转化层的散热问题占据主导地位。当前的基于荧光陶瓷的封装方式主要是通过采用硅胶等有机物对荧光陶瓷进行粘接封装，一方面热流负荷很高，这种单一散热通道难以满足高功率流密度的光源散热，另一方面，硅胶等有机物粘接剂热导率在0.2W/（m
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K）
‑
2W/（m
•
K），热阻很大，同时硅胶等有机物粘接剂耐受高温性能差，容易老化开裂，严重影响大功率LED光源的封装可靠性。

技术实现思路

>[0004]本专利技术的目的在于克服上述荧光陶瓷片封装采用硅胶等有机物粘接剂对荧光陶瓷进行粘接封装，存在硅胶等有机物粘接剂热阻大，耐受高温性能差，容易老化开裂，严重影响大功率LED光源的封装可靠性，本专利技术提供了一种散热效果好、成本低廉、功率密度大的超大功率白光LED光源模组。
[0005]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种超大功率白光LED光源模组，包括基板、蓝光LED芯片组、独立散热支架、固态荧光片和绝缘导热透明垫块，所述蓝光LED芯片组固定在基板上并实现电气连接；所述独立散热支架固定在基板上并对蓝光LED芯片组形成围坝，所述围坝内沿设有台阶；所述固态荧光片固定在所述台阶上，并位于蓝光LED芯片组正上方；所述绝缘导热透明垫块安装在固态荧光片与蓝光LED芯片组之间；所述绝缘导热透明垫块通过共晶焊固定设于蓝光LED芯片组的间隙之间,绝缘导热透明垫块高度高于蓝光LED芯片组高度,且其顶部与固态荧光片底部实现有效接触。
[0006]进一步，所述固态荧光片在紫外光或者400
‑
500nm蓝色可见光激发下可发射380nm
‑
780nm的可见光，其荧光量子产额为50%
‑
98%，同时对于380nm
‑
780nm可见光或红外光有良好的透过性,固态荧光片1还具有良好导热性，热导率高于10W/m
•
K。
[0007]进一步，所述固态荧光片的基材为透明陶瓷、玻璃、单晶中的一种。
[0008]进一步，所述绝缘导热透明垫块对于380nm
‑
780nm可见光或紫外光有良好的透过性，其材质为透明陶瓷或透明单晶。
[0009]进一步，所述固态荧光片与独立散热支架通过高温封接工艺连接在一起，使独立散热支架连接层与固态荧光片具有良好的热膨胀匹配性，对独立散热支架和固态荧光片起到良好的缓冲作用，同时缓冲层能够耐受高温200℃
‑
1500℃，导热系数大于10W/m
•
K，并且能够保证固态荧光片与独立散热支架的连接可靠性。
[0010]进一步，所述独立散热支架两端向外延伸并超出基板边沿后与外部热沉的连接，对光源模组形成3D立体散热结构。
[0011]进一步，一种超大功率白光LED光源模组中所述焊接封接工艺包含以下步骤：S1：制备金属化膏剂将钼粉料、锰粉料、二氧化钛粉料和粘接剂按重量比为(45～75)：(5～22)：(10～15)：(10～23)搅拌混合均匀后进行湿磨，得到粒度为1.3
‑
1.8μm的金属化膏剂；S2：将S1所得到的金属膏剂印刷在固态荧光片焊接位置，烘烤，烧结去除有机物杂质；S3：上镍，镀银或镀金；S4：根据封装模组尺寸准备独立散热支架，并定位固定固态荧光片，以140～160℃的温度烘烤8～18h，得半成品；S5：将S4烘烤得到的半成品送入烧结炉中进行真空烧结，烧结温度为1500～1600℃，烧结时间为4～6h，制得成品。
[0012]进一步，所述独立散热支架采用热导率高于20W/m
•
K的金属材质制成。
[0013]本专利技术提供的一种超大功率白光LED光源模组及封装方法，具备以下有效效果：本专利技术采用金属陶瓷一体化复合封装技术，有效改善光源荧光层散热性能和封装可靠性，同时工艺简单成熟，适合批量生产，成本低廉；本专利技术的独立散热支架增加光源模组荧光层散热通道，形成远程荧光激发结构，可以避免芯片和荧光层的热量相互影响，有效减少热流累积，降低节温，提高光源寿命，独立散热结构加工方便、结构灵活；本专利技术固态荧光片的为主要的荧光转化层，能够耐受高功率密度光热辐射，可实现大功率小发光面出光，可制备千瓦级的白光LED光源，满足远程搜救探照灯、投影仪光源等特种领域的需求，同时，本专利技术透明荧光陶瓷具有良好的致密性，有效防止盐雾腐蚀，在海上船舶、港口码头等领域有非常出色的优势。
[0014]本专利技术通过调节蓝光LED芯片组排布及数量和固态荧光片发光离子掺杂浓度及厚度来调节色坐标，可得到高光效、高流明密度的白光LED光源；所述绝缘导热透明垫块具有良好的绝缘性、导热性以及可见光透过性；拥有良好的散热特性和封接可靠性，封接效果有良好的气密性，本专利技术采用的陶瓷金属一体化封接工艺，封接层免除有机物粘接方式，能够降低荧光层热阻，快速带走光源模组热量，有效降低模组节温；同时陶瓷金属一体化封接层能保证良好的气密性，对蓝光模组电路实现有效的保护；本专利技术操作便捷，实用性强，有效解决了现有荧光陶瓷片封装采用硅胶等有机物粘接剂对荧光陶瓷进行粘接封装，存在硅胶等有机物粘接剂热阻大，耐受高温性能差，容易老化开裂，严重影响大功率LED光源封装可靠性的问题。
+
等中的一种或者多种组合所述固态荧光片1主要为荧光转化层，固态荧光片1采用荧光陶瓷使其具备良好的致密性，有效防止盐雾腐蚀，同时可实现大功率小发光面出光，耐受高功率密度光热辐射，所述固态荧光片1在紫外光或者400
‑
500nm蓝色可见光激发下可发射380nm
‑
780nm的可见光，其荧光量子产额为50%
‑
98%，同时对于380nm
‑
780nm可见光或红外光有良好的透过性；所述固态荧光片1还具有良好导热性，热导率高于10W/m
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K；所述绝缘导热透明垫块5对于380nm
‑
780nm本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超大功率白光LED光源模组，包括基板（3）、蓝光LED芯片组（4）、独立散热支架（2）、固态荧光片（1）和绝缘导热透明垫块（5），所述蓝光LED芯片组（4）固定在基板（3）上并实现电气连接；所述独立散热支架（2）固定在基板（3）上并对蓝光LED芯片组（4）形成围坝，所述围坝内沿设有台阶；所述固态荧光片（1）固定在所述台阶上，并位于蓝光LED芯片组（4）正上方；所述绝缘导热透明垫块（5）安装在固态荧光片（1）与蓝光LED芯片组（4）之间；其特征在于：所述绝缘导热透明垫块（5）通过共晶焊固定设于蓝光LED芯片组（4）的间隙之间,绝缘导热透明垫块（5）高度高于蓝光LED芯片组（4）高度,且其顶部与固态荧光片（1）底部实现有效接触。2.根据权利要求1所述的超大功率白光LED光源模组，其特征在于：所述固态荧光片（1）在紫外光或者400
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500nm蓝色可见光激发下可发射380nm
‑
780nm的可见光，其荧光量子产额为50%
‑
98%，同时对于380nm
‑
780nm可见光或红外光有良好的透过性,固态荧光片（1）还具有良好导热性，热导率高于10W/m
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K。3.根据权利要求1或2所述的超大功率白光LED光源模组，其特征在于：所述固态荧光片（1）的基材为透明陶瓷、玻璃、单晶中的一种。4.根据权利要求1所述的超大功率白光LED光源模组，其特征在于：所述绝缘导热透明垫块（5）对于380nm
‑
780nm可见光或紫外光具有良好的透过性，其材质为透明陶瓷或透明单晶。...

【专利技术属性】
技术研发人员：李家刚，赵杰，赵光辉，
申请(专利权)人：贵州杰诞光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：